JPH06294941A - Sunshine guiding device - Google Patents
Sunshine guiding deviceInfo
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- JPH06294941A JPH06294941A JP8093593A JP8093593A JPH06294941A JP H06294941 A JPH06294941 A JP H06294941A JP 8093593 A JP8093593 A JP 8093593A JP 8093593 A JP8093593 A JP 8093593A JP H06294941 A JPH06294941 A JP H06294941A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
Landscapes
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、太陽光を採光し光ファ
イバーで導光して室内照明等に利用する装置に関し、複
雑、高価な追尾機構や駆動部分を持たず、固定方式によ
り太陽光を受光部に集導光する太陽光導光装置に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for collecting sunlight and guiding it with an optical fiber to utilize it for indoor lighting, etc. The present invention relates to a solar light guiding device that collectively guides light to a light receiving unit.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、フレネルレンズまたは反射鏡を使
用して太陽光を採光し、光ファイバーまたは光ダクトを
使用してその採光を室内に導光し、照明として利用する
太陽光導光装置については、既に種々の機構からなる装
置が提案され、実用化されている。上記フレネルレンズ
で採光し、これを光ファイバーで導光するものは、保護
管を含め直径1cm程度の光ファイバー束により、採光
場所から数十メートル離れた既設室内の任意な場所に、
僅かな減衰を生じるだけで導光できるが、季節,時刻に
よって入射方向が変化する太陽直接光を、そのような断
面積の小さい光ファイバー束に導入させるために、光セ
ンサ,サーボモーター及び光センサから出力される信号
に基づいてサーボモータを制御するマイクロコンピュー
タ等を組合せた複雑かつ高価な追尾装置を受光部に付設
し、それによりフレネルレンズと光ファイバー端部を含
む受光部全体を太陽に追尾して移動させる装置が必要で
あった。2. Description of the Related Art Conventionally, a solar light guide device for collecting sunlight using a Fresnel lens or a reflecting mirror and guiding the collected light indoors using an optical fiber or an optical duct is used as illumination. Devices having various mechanisms have already been proposed and put into practical use. What collects light with the above Fresnel lens and guides this with an optical fiber is an optical fiber bundle with a diameter of about 1 cm including a protective tube, and it can be placed anywhere in the existing room several tens of meters away from the daylighting place.
Light can be guided with only a small amount of attenuation, but in order to introduce direct sunlight that changes the incident direction depending on the season and time into the optical fiber bundle with such a small cross-sectional area, it is necessary to use optical sensors, servomotors and optical sensors. A complicated and expensive tracking device that combines a microcomputer etc. that controls the servomotor based on the output signal is attached to the light receiving part, so that the entire light receiving part including the Fresnel lens and the end of the optical fiber is tracked to the sun. A moving device was needed.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】一方、固定したフレネ
ルレンズで太陽光を導光しようとすると、時刻とともに
フレネルレンズに対する太陽光の入射角が変化し、それ
に伴ってフレネルレンズによる太陽光の集光点もフレネ
ルレンズの焦点を通りフレネルレンズに平行な線上を移
動するため、限られた寸法の受光素子のフレネルレンズ
に対する位置が固定されているような場合では、フレネ
ルレンズで集光した太陽光が、ある時刻に受光素子面に
受光できても、時間を経ると集光位置が受光素子面から
外れてしまい、光ファイバーに導光できなくなるという
問題が生じることになる。On the other hand, when sunlight is guided by a fixed Fresnel lens, the incident angle of the sunlight on the Fresnel lens changes with time, and the sunlight is condensed by the Fresnel lens accordingly. Since the point also moves on the line parallel to the Fresnel lens, passing through the focal point of the Fresnel lens, in the case where the position of the light receiving element with a limited size with respect to the Fresnel lens is fixed, the sunlight collected by the Fresnel lens is Even if light can be received by the light receiving element surface at a certain time, the light collecting position will deviate from the light receiving element surface over time, and there will be a problem that the light cannot be guided to the optical fiber.
【0004】例えば、焦点距離318mmのフレネルレ
ンズと直径25mmの受光素子を組み合わせ、その受光
素子の受光面の中心をフレネルレンズの焦点位置に設置
した場合には、フレネルレンズの中心から見た受光素子
の視直径角は4.5゜となり、このようにフレネルレン
ズと受光素子を固定した場合は、太陽光は18分間しか
受光できないことになる。For example, when a Fresnel lens having a focal length of 318 mm and a light receiving element having a diameter of 25 mm are combined and the center of the light receiving surface of the light receiving element is installed at the focal position of the Fresnel lens, the light receiving element viewed from the center of the Fresnel lens The visual diameter angle of is 4.5 °, and when the Fresnel lens and the light receiving element are fixed in this way, sunlight can receive light for only 18 minutes.
【0005】これを解消するため、幅の広い受光素子を
使用すれば、固定方式での受光可能時間を1時間程度に
延長することができるが、経済的に製造可能な受光素子
の大きさには限度があるため、それ以上に受光可能時間
を広げようとすると、より焦点距離の短いフレネルレン
ズを使用しなければならず、その場合、受光素子の開口
角との関係からフレネルレンズの有効直径が小さくなっ
てしまい、結果として採光量が小くなるという問題が生
じることになる。To solve this problem, if a wide light receiving element is used, the light receiving time in the fixed system can be extended to about 1 hour, but the size of the light receiving element can be economically manufactured. Since there is a limit, in order to extend the receivable time beyond that, it is necessary to use a Fresnel lens with a shorter focal length. Becomes smaller, resulting in a problem that the amount of light collected becomes smaller.
【0006】本発明は以上のような従来の太陽光導光装
置の課題を考慮し、固定式でありながら採光量を多く得
ることのできる太陽光導光装置を提供することを目的と
する。In view of the above problems of the conventional solar light guide device, it is an object of the present invention to provide a fixed-type solar light guide device which can obtain a large amount of light.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、複数枚のリニ
アフレネル板と、前記リニアフレネル板の透過側に配置
されたフレネルレンズと、前記フレネルレンズの焦点付
近に配置された受光素子とを有し、前記リニアフレネル
板が、受光する時間帯または季節帯における太陽光入射
角の時間または季節による変化をより小さい変化角に変
えるように、前記フレネルレンズに対して傾斜配置され
ている太陽光導光装置である。According to the present invention, a plurality of linear Fresnel plates, a Fresnel lens arranged on the transmission side of the linear Fresnel plate, and a light receiving element arranged near the focal point of the Fresnel lens are provided. The linear light Fresnel plate is arranged so as to be inclined with respect to the Fresnel lens so that the linear Fresnel plate changes the incident angle of the sunlight in the time zone or the seasonal zone of receiving light to a smaller variation angle. It is an optical device.
【0008】[0008]
【作用】本発明では、太陽光が複数のリニアフレネル板
を通るごとにその入射角に対応する透過角が集束されて
いき、フレネルレンズを介して受光素子に受光される。
それにより、フレネルレンズの入射側に設置するリニア
フレネル板のフレネル角、フレネルレンズに対する設置
角および設置枚数を選択することにより、1時間当たり
15゜入射角が移動する太陽光を、これらの組合せリニ
アフレネル板の透過後、より小さい移動角に限定するこ
とができ、寸法が限られ設置位置が固定された受光素子
面上に、数時間導光させることが可能となる。According to the present invention, each time the sunlight passes through the plurality of linear Fresnel plates, the transmission angle corresponding to the incident angle is focused, and the sunlight is received by the light receiving element via the Fresnel lens.
As a result, by selecting the Fresnel angle of the linear Fresnel plate installed on the incident side of the Fresnel lens, the installation angle for the Fresnel lens, and the number of installations, sunlight that moves at an incident angle of 15 ° per hour can be converted into a linear combination of these. After passing through the Fresnel plate, it can be limited to a smaller moving angle, and light can be guided for several hours onto the surface of the light receiving element whose size is limited and the installation position is fixed.
【0009】[0009]
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を作用
とともに説明する。図1において、本実施例に使用する
リニアフレネル板1は、板厚2mm,溝幅1mm,フレ
ネル角28.8゜のアクリル製片面フレネル板を使用し
た。しかし本発明に使用できるリニアフレネル板の構成
は図1に限らず、例えばフレネル角の異なるリニアフレ
ネル板を使用する場合には、それに適した設置角を選ぶ
ことにより同じ目的を充足することができる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings with reference to the drawings. In FIG. 1, the linear Fresnel plate 1 used in this example was an acrylic single-sided Fresnel plate having a plate thickness of 2 mm, a groove width of 1 mm, and a Fresnel angle of 28.8 °. However, the configuration of the linear Fresnel plate that can be used in the present invention is not limited to that shown in FIG. 1. For example, when linear Fresnel plates having different Fresnel angles are used, the same purpose can be satisfied by selecting an installation angle suitable for the linear Fresnel plates. .
【0010】上記リニアフレネル板1における入射角と
透過角との関係を図2に示し、表1にそのリニアフレネ
ル板1の屈折特性を示す。表1より、例えば平滑面P
(図2参照)に入射角θ1 =60°で入射した光線は、
フレネル面Fから透過角θ2 =75°で出ていくことが
わかる。また、光線の物理的性質から、上記とは逆に、
フレネル面Fに入射角θ2 =75°で入射した光線は、
平滑面Pから透過角θ1=60°で出ていくこともしか
りである。The relationship between the incident angle and the transmission angle of the linear Fresnel plate 1 is shown in FIG. 2, and Table 1 shows the refraction characteristics of the linear Fresnel plate 1. From Table 1, for example, smooth surface P
(See Fig. 2) The ray incident on the incident angle θ 1 = 60 ° is
It can be seen that the light exits from the Fresnel surface F at a transmission angle θ 2 = 75 °. Also, due to the physical properties of light rays, contrary to the above,
A ray incident on the Fresnel surface F at an incident angle θ 2 = 75 ° is
It is also possible to go out from the smooth surface P at a transmission angle θ 1 = 60 °.
【0011】[0011]
【表1】 [Table 1]
【0012】表1に示す屈折特性を調べると、平滑面P
に対して0゜から30゜の範囲で入射角θ1 が変化して
も、フレネル面Fからの透過角θ2 は41.1゜から5
1.1゜、即ち10゜しか変化しないことがわかる。こ
の関係を利用すれば、平滑面Pに対して9゜から30゜
の範囲、即ち2時間の範囲の太陽光入射角の変化を10
゜以内に納めることができる(集束させる)ように思え
るが、実際はリニアフレネル板1に対する入射角θ1 が
小さくなりすぎてリニアフレネル板1表面での反射によ
る損失が大きいことと、リニアフレネル板1の面積に対
し sinθ分(平滑面Pから垂直の方向)の光しか入射さ
れないことにより、実用に供し難い。When the refraction characteristics shown in Table 1 are examined, the smooth surface P
Even if the incident angle θ 1 changes in the range of 0 ° to 30 °, the transmission angle θ 2 from the Fresnel surface F is 41.1 ° to 5 °.
It can be seen that the change is only 1.1 °, that is, 10 °. If this relationship is utilized, the change of the incident angle of sunlight in the range of 9 ° to 30 ° with respect to the smooth surface P, that is, the range of 2 hours is 10
It seems that it can be accommodated within (°) (focusing), but in reality, the incident angle θ 1 to the linear Fresnel plate 1 becomes too small and the loss due to reflection on the surface of the linear Fresnel plate 1 is large, and the linear Fresnel plate 1 Since only the light of sin θ (direction perpendicular to the smooth surface P) is incident on the area of, it is difficult to put to practical use.
【0013】次に、表1において、30゜より入射角θ
1 の大きい、例えば入射角θ1 =30゜から45゜の範
囲を狙うとすれば、入射角θ1 の変化幅15゜に対し、
透過角θ2 の幅は51.1゜〜61.9゜となり、1
0.9度の幅で変化してしまうため集束効果が少ない。Next, in Table 1, the incident angle θ from 30 °
If a large range of 1 , for example, an incident angle θ 1 = 30 ° to 45 ° is aimed at, a variation range of the incident angle θ 1 is 15 °.
The width of the transmission angle θ 2 is 51.1 ° to 61.9 °, which is 1
The focusing effect is small because it changes in the range of 0.9 degree.
【0014】これに対し、フレネル面F側を入射面と
し、例えば入射角θ2 が113.5゜(時刻t1 )から
132.0゜(時刻t2 )の18.5゜の範囲を利用す
ると、透過角θ1 の範囲を95゜から105゜の10゜
幅に収めることができる。しかも、入射角θ2 が13
2.0゜の際のフレネル傾斜面に対する入射角θ2 は、
図3に示すように19.2゜取ることができるため、表
面反射損失もかなり小さい。また、sin θ2 =0.74
3であるのでリニアフレネル面積に対する入射光量もか
なり大きく、実用に適する角度である。On the other hand, the Fresnel surface F side is used as the incident surface, and for example, an incident angle θ 2 in the range of 18.5 ° from 113.5 ° (time t 1 ) to 132.0 ° (time t 2 ) is used. Then, the range of the transmission angle θ 1 can be set within a range of 10 ° from 95 ° to 105 °. Moreover, the incident angle θ 2 is 13
The incident angle θ 2 with respect to the Fresnel inclined surface at 2.0 ° is
As shown in FIG. 3, since it can be set at 19.2 °, the surface reflection loss is considerably small. Also, sin θ 2 = 0.74
Since it is 3, the incident light amount with respect to the linear Fresnel area is considerably large, which is an angle suitable for practical use.
【0015】上記した入射角と透過角の関係を利用し、
図1に示すリニアフレネル板1を2枚用意し、図4に示
す配置で組合せると、入射角θi と透過角θ0 との関係
は、表2の通りであり、垂直光に対し±10゜、即ち2
0゜の振れ幅の光線の透過角θ0 の振れ幅を6.7゜
に、また、±20゜即ち40゜の振れ幅の光線の透過角
θ0 の振れ幅については12.3゜の範囲内に収めるこ
とができる。同図において、各リニアフレネル板1a,
1bは、それぞれの一方端部が当接した状態で鋭角に配
置されており、上段のリニアフレネル板1aは、フレネ
ル面Fを入射側として水平線から30゜傾斜して配置さ
れ、下段のリニアフレネル板1bは、そのフレネル角の
傾斜を上段のリニアフレネル板1aとは逆方向にして、
水平線から10゜傾斜して配置されている。Utilizing the relationship between the incident angle and the transmission angle described above,
When two linear Fresnel plates 1 shown in FIG. 1 are prepared and combined in the arrangement shown in FIG. 4, the relationship between the incident angle θ i and the transmission angle θ 0 is as shown in Table 2, which is ± 10 with respect to vertical light.゜, that is, 2
The deflection width of the transmission angle θ 0 of the light beam with the 0 ° deflection width is 6.7 °, and the deflection width of the transmission angle θ 0 of the light beam with the 20 ° deflection width of 40 ° is 12.3 °. It can fit within the range. In the figure, each linear Fresnel plate 1a,
1b are arranged at an acute angle with their one ends abutting, and the upper linear Fresnel plate 1a is arranged at an angle of 30 ° from the horizontal line with the Fresnel surface F as the incident side, and the lower linear Fresnel plate 1a is arranged. The plate 1b has its Fresnel angle tilted in the opposite direction to the upper linear Fresnel plate 1a,
It is placed at an angle of 10 ° from the horizon.
【0016】[0016]
【表2】 [Table 2]
【0017】ここで、焦点距離318mmのフレネルレ
ンズと、その焦点位置に直径25mmの受光素子を組み
合わせた装置の前面(太陽光入射側)に、図4に示す2
枚のリニアフレネル板1a,1bからなる複層リニアフ
レネル板を配置することにより、そのフレネルレンズ平
面に対し84.7゜〜96.5゜の範囲、すなわち1
1.8゜の振れ幅の光線を受光素子面上に集光させるこ
とができるようになり、リニアフレネル板を使用しない
場合と比較して、太陽光受光可能時間を約2.6倍延長
させることが可能となる。Here, at the front surface (sunlight incident side) of the apparatus in which a Fresnel lens having a focal length of 318 mm and a light receiving element having a diameter of 25 mm are combined at the focal position thereof, as shown in FIG.
By disposing the multi-layer linear Fresnel plate composed of the linear Fresnel plates 1a and 1b, a range of 84.7 ° to 96.5 ° with respect to the Fresnel lens plane, that is, 1
It is now possible to focus a light beam with a swing width of 1.8 ° on the light-receiving element surface, extending the sunlight-receivable time by approximately 2.6 times as compared with the case where no linear Fresnel plate is used. It becomes possible.
【0018】以上説明した構成を用いて、リニアフレネ
ル板1の使用枚数を増やせば、非常に大きい振れ角度の
光線を小さい振れ角に収めることが可能となり、理論的
には朝から夕方まで180°天空上を移動する太陽光を
限られた直径の受光素子に導入することが可能となる。
しかしながら、リニアフレネル板1の組合せ枚数を増や
すと、リニアフレネル板1上での吸収および反射による
光線の損失が増え、また、リニアフレネル板1の製造精
度に起因するフレネルレンズ焦点径の拡大(ぼやけ)も
増えることになる。このため太陽光導光装置として複層
に構成するリニアフレネル板1の組み合わせ枚数は、実
用上2枚が最適である。If the number of linear Fresnel plates 1 used is increased by using the configuration described above, it becomes possible to set a ray having a very large deflection angle within a small deflection angle, and theoretically 180 ° from morning to evening. It is possible to introduce sunlight moving in the sky into a light receiving element having a limited diameter.
However, when the number of combinations of the linear Fresnel plate 1 is increased, the light loss due to absorption and reflection on the linear Fresnel plate 1 is increased, and the focal diameter of the Fresnel lens is enlarged (blurred) due to the manufacturing accuracy of the linear Fresnel plate 1. ) Will also increase. For this reason, the combined number of the linear Fresnel plates 1 configured in multiple layers as the solar light guide device is optimally two in practice.
【0019】[実施例1]上記した構成に従って、図5
に示すように、縦420×横420×厚さ2mmからな
るアクリル製リニアフレネル板2枚1a,1bと、直径
381mm,厚さ4mm,焦点距離318mmからなる
アクリル製フレネル凸レンズ(以下フレネルレンズと呼
ぶ)2と、受光面直径25mmからなる受光素子3とを
用いて受光装置Aを製作した。この受光装置Aを太陽光
の入射方向に固定すると、受光時間は、1日のうち66
分間、年間で17日間に留まる。このため、図6に示す
ように、上部が開口されている箱体5内にその受光装置
Aを収納し、箱体5をX方向(東西方向)および/また
はY方向(南北方向)に回転できるよう調整機構Bを設
けた。[Embodiment 1] FIG.
As shown in FIG. 2, two acrylic linear Fresnel plates 1a and 1b each having a length of 420 × width of 420 × thickness of 2 mm, and an acrylic Fresnel convex lens having a diameter of 381 mm, a thickness of 4 mm, and a focal length of 318 mm (hereinafter referred to as Fresnel lens). ) 2 and the light receiving element 3 having a light receiving surface diameter of 25 mm, the light receiving device A was manufactured. If this light receiving device A is fixed in the incident direction of sunlight, the light receiving time is 66
Minutes, 17 days a year. Therefore, as shown in FIG. 6, the light receiving device A is housed in a box body 5 having an open upper portion, and the box body 5 is rotated in the X direction (east-west direction) and / or the Y direction (south-north direction). The adjustment mechanism B is provided so that it can be performed.
【0020】すなわち、調整機構Bは、箱体5の側壁か
らX方向に突設された2本の回転軸5a(手前側のみ図
示)と、それらの回転軸5aを回転可能に支持するフレ
ーム6と、そのフレーム6に取り付けられ、回転軸5a
を回転させるためのプーリ(図示しない)を内蔵した第
1の駆動装置7と、その第1の駆動装置7内のプーリを
回転させるためのエンドレスのワイヤ(図示しない)を
収納したケーブル8と、箱体5及びフレーム6を回転可
能に支持する架台8と、その架台8に取り付けられ、フ
レーム6をX方向に回転させるためのプーリ(図示しな
い)を内蔵した第2の駆動装置9と、その第2の駆動装
置9内のプーリを回転させるためのエンドレスのワイヤ
(図示しない)を収納したケーブル10とから主として
構成されている。That is, the adjusting mechanism B includes two rotary shafts 5a (only the front side is shown) protruding from the side wall of the box body 5 in the X direction, and a frame 6 rotatably supporting the rotary shafts 5a. And the rotary shaft 5a attached to the frame 6
A first drive device 7 having a built-in pulley (not shown) for rotating the same, and a cable 8 containing an endless wire (not shown) for rotating the pulley in the first drive device 7, A pedestal 8 that rotatably supports the box body 5 and the frame 6, and a second drive device 9 that is attached to the pedestal 8 and that has a built-in pulley (not shown) for rotating the frame 6 in the X direction. It mainly comprises a cable 10 accommodating an endless wire (not shown) for rotating a pulley in the second drive device 9.
【0021】なお、上記ワイヤの他方端は建屋内まで延
長されてハンドル(図示しない)に連結されており、室
内から東西方向には1時間ごとに、南北方向には月2回
程度角度調整できるようにしている。なお、ワイヤを連
結した室内のハンドルには操作量を確認するための目盛
りを付しているが、晴天時には室内天井に設置した後述
する発光器が輝くことによっても最適調整点を確認する
ことができる。The other end of the wire is extended to the interior of the building and connected to a handle (not shown) so that the angle can be adjusted from the room every hour in the east-west direction and twice a month in the north-south direction. I am trying. In addition, the handle inside the room to which the wire is connected has a scale for confirming the operation amount, but in fine weather the optimal adjustment point can also be confirmed by shining a light emitter (described later) installed on the indoor ceiling. it can.
【0022】また、箱体5における受光装置Aの出口端
は直径5mmであるので、その出口端を、直径50μm
の多成分ガラス製光ファイバーを直径5mmになるよう
束ねた長さ10mのライトガイド4(外面直径9mm軟
質塩ビ製)の一方端に接続し、さらにライトガイド4の
他方端は、建屋の室内天井に取付けた発光器と接続し
た。Further, since the exit end of the light receiving device A in the box 5 has a diameter of 5 mm, the exit end is 50 μm in diameter.
Connected to one end of a 10 m long light guide 4 (outer diameter 9 mm made of soft PVC), which is a bundle of multi-component glass optical fibers of 5 mm in diameter, and the other end of the light guide 4 to the indoor ceiling of the building. It was connected to the attached light emitter.
【0023】図7にその発光器の構成を示す。同図にお
いて、発光器13は、ケース14と、そのケース14内
に収納され、外径100mm,長さ900mmのアクリ
ル管15の内面に発光フィルム16(住友スリーエム
(株)製SOLF)を貼り付け、アクリル管15の軸方
向に、アルミニウム製白色板17を斜めに挿入してなる
発光部と、アクリル管15の背面側に設けられ、アクリ
ル板の裏面にアルミ蒸着した断面放物線状の反射鏡18
と、発光部14表面を覆う900mm×320mm×2
mmの透明ポリカーボネート板19とから構成されてい
る。これらの装置を使用し、冬期晴天時に太陽光導光装
置のフレネルレンズ2面を太陽光にほぼ垂直に向けて設
置した場合、室内暗所に設置した発光器13のポリカー
ボネート板19外面のすべての部分で360〜420ル
ックスの照度を得た。FIG. 7 shows the structure of the light emitter. In the figure, the light emitter 13 is housed in the case 14, and the light emitting film 16 (SOLF manufactured by Sumitomo 3M Limited) is attached to the inner surface of the acrylic tube 15 having an outer diameter of 100 mm and a length of 900 mm. , A light emitting portion in which an aluminum white plate 17 is obliquely inserted in the axial direction of the acrylic tube 15, and a reflecting mirror 18 provided on the back side of the acrylic tube 15 and having a parabolic cross section with aluminum vapor-deposited on the back surface of the acrylic plate.
And 900 mm × 320 mm × 2 that covers the surface of the light emitting unit 14.
mm of transparent polycarbonate plate 19. When these devices are used and the Fresnel lens 2 surface of the solar light guide device is installed almost vertically to the sunlight during fine weather in winter, all parts of the outer surface of the polycarbonate plate 19 of the light emitter 13 installed in an indoor dark place. And an illuminance of 360 to 420 lux was obtained.
【0024】[実施例2]図8において、図1の構成の
300×240×2mmからなる4枚のアクリル製リニ
アフレネル板1aと、300×220×2mmからなる
4枚のアクリル製リニアフレネル板1bと、外形寸法2
79×279×2.4mmからなる4枚のフレネルレン
ズ(有効寸法266×266mm,焦点距離178m
m)2と、受光面寸法60×15mmからなる2個の受
光素子3とを用意し、まず、上記リニアフレネル板1
a,1bのフレネル面を入射側とし、かつ各リニアフレ
ネル板1a,1bにおけるフレネル角の傾斜を互いに逆
方向にして、リニアフレネル板1a,1bの一方端部を
当接させてそれぞれを鋭角に配置し、下段のリニアフレ
ネル板1bに対してその自由端を先端としてフレネルレ
ンズ2を鋭角に配置して導光部を構成し、次にフレネル
レンズ2の焦点が所定の範囲内に集中するようその導光
部を左右対称に配置し、その所定範囲内に1個の受光素
子3を配置して受光装置を構成し、さらにそのようにし
て構成した受光装置を、0゜→90゜の垂直線を基準と
してもう1組対称に配置することにより、フレネルレン
ズ2が略円弧状に連続する太陽光導光装置を製作した。[Embodiment 2] Referring to FIG. 8, four acrylic linear Fresnel plates 1a of 300 × 240 × 2 mm and four acrylic linear Fresnel plates of 300 × 220 × 2 mm having the structure shown in FIG. 1b and external dimensions 2
Four Fresnel lenses consisting of 79 x 279 x 2.4 mm (effective size 266 x 266 mm, focal length 178 m
m) 2 and two light receiving elements 3 each having a light receiving surface size of 60 × 15 mm are prepared. First, the linear Fresnel plate 1
The Fresnel surfaces of a and 1b are made incident sides, and the Fresnel angles of the linear Fresnel plates 1a and 1b are made opposite to each other, and one end of the linear Fresnel plates 1a and 1b is brought into contact with each other to form an acute angle. The Fresnel lens 2 is arranged at an acute angle with respect to the lower linear Fresnel plate 1b with its free end as a tip to form a light guide portion, and then the focus of the Fresnel lens 2 is concentrated within a predetermined range. The light guides are arranged symmetrically, and one light receiving element 3 is arranged within the predetermined range to form a light receiving device. Further, the light receiving device thus configured is vertically changed from 0 ° to 90 °. By arranging another set symmetrically with respect to the line, a solar light guide device in which the Fresnel lens 2 is continuous in a substantially arc shape was manufactured.
【0025】20は上記太陽光導光装置を収納する収納
部材であり、長さ828×高さ440×幅314mmに
構成され、その正面は略半円形をなす硬質塩化ビニル樹
脂板からなり、底面21は板状の硬質塩化ビニル樹脂板
からなり、底面21の両側には、厚さ10mmからなる
補強部材22が取り付けられており、その補強部材22
からは回転軸23が水平方向に突設されている。また、
収納部材の上面および側面を帯状に連絡する部分は厚さ
2mmの透明アクリル板24で覆われている。このよう
な構成の太陽光導光装置の回転軸23,23を東西に設
置し、頂部をその日の太陽南中高度に向けて傾斜させる
ことにより、図8の太陽光集光経路に示すように、装置
を固定したままで3.3°(6時13分)から176.
7°(17時47分)までのほぼ終日の太陽光を受光素
子3面に集光させ、光ファイバー製ライトガイド4を介
して建屋内に設けた発光器に導光することができる。な
お、その発光器の構成を、直径50mm,長さ500m
mのアクリル管を使用した表面500mm×160mm
の発光器で構成した場合は、3月上旬の晴天日に表面板
上で680〜1050ルックスの照度を得ることができ
た。Reference numeral 20 denotes a housing member for housing the above solar light guiding device, which has a length of 828 x a height of 440 x a width of 314 mm, a front surface of which is made of a substantially semicircular hard vinyl chloride resin plate, and a bottom surface 21. Is made of a plate-shaped hard vinyl chloride resin plate, and a reinforcing member 22 having a thickness of 10 mm is attached to both sides of the bottom surface 21.
The rotary shaft 23 is provided in the horizontal direction. Also,
A portion connecting the upper surface and the side surface of the storage member in a strip shape is covered with a transparent acrylic plate 24 having a thickness of 2 mm. By installing the rotary shafts 23, 23 of the solar light guide device having such a configuration in the east and the west and inclining the top toward the south-south central altitude of the day, as shown in the solar light collecting path in FIG. The device remains fixed at 3.3 ° (06:13) to 176.
It is possible to collect almost all day sunlight up to 7 ° (17:47) on the surface of the light receiving element 3 and guide it through the optical fiber light guide 4 to the light emitter provided in the building. The structure of the light emitter is 50 mm in diameter and 500 m in length.
500mm x 160mm surface using m acrylic tube
In the case of using the light emitting device of No. 3, it was possible to obtain an illuminance of 680 to 1050 lux on the surface plate on a sunny day in early March.
【0026】また、図8に示したリニアフレネル板1
a,1bおよびフレネルレンズ2の設置角では、9時前
後と15時前後の入射光が他の時刻よりやや少なくなる
が、設置角を変え、朝夕の入射時間を削減すると、日中
の入射光はより均一化することができる。また、図8に
示す太陽光導光装置では幅15mmの受光素子3を使用
しているので、傾角を変えずに入射しうる日数は最大1
8.7日である。このため実施例1の場合と同様に、回
転軸23にそれを回転させるためのワイヤを付設して室
内で約2週間ごとにそのワイヤにより傾斜角を調節する
ように構成すれば、年間の太陽光を導光することができ
るようになる。The linear Fresnel plate 1 shown in FIG.
At the installation angles of a, 1b and Fresnel lens 2, the incident light around 9 o'clock and around 15 o'clock is slightly less than at other times, but if the installation angle is changed and the morning and evening incident time is reduced, the incident light during the daytime will be reduced. Can be more uniform. Further, since the solar light guide device shown in FIG. 8 uses the light receiving element 3 having a width of 15 mm, the maximum number of days that light can be incident is 1 without changing the tilt angle.
It is 8.7 days. Therefore, as in the case of the first embodiment, if a wire for rotating it is attached to the rotary shaft 23 and the tilt angle is adjusted by the wire about every two weeks indoors, the annual sun It becomes possible to guide light.
【0027】なお、この調節回数は、受光素子3幅を拡
げることにより減らすこともできる。極端な場合、図8
に示す装置で、受光素子の幅を155mmに拡大させる
と、太陽光導光装置の傾角を設置場所の緯度に合わせ固
定設置したままで年間の太陽光を導光することができ
る。しかしながら、受光素子3の幅を拡げることは、受
光素子のコストアップを招き、さらには光ファイバー径
も太くする必要が生じてくるため、コスト面を考慮した
場合好ましくない。The number of adjustments can be reduced by expanding the width of the light receiving element 3. In extreme cases, Figure 8
When the width of the light receiving element is expanded to 155 mm in the device shown in (1), it is possible to guide the annual sunlight while the solar light guide device is fixedly installed according to the inclination of the installation place. However, increasing the width of the light receiving element 3 leads to an increase in the cost of the light receiving element, and further, it is necessary to increase the diameter of the optical fiber, which is not preferable in consideration of cost.
【0028】また、上記実施例では、調整機構をプーリ
及び室内に導いたワイヤで構成したが、これに限らず、
箱体の傾斜角度を変えることができるものであれば任意
の装置を利用することができる。また、本発明の太陽光
導光装置は、上記実施例1では2枚のリニアフレネル板
で構成したが、これに限らず、それ以上の多層であって
もよい。Further, in the above embodiment, the adjusting mechanism is composed of the pulley and the wire guided to the room, but the present invention is not limited to this.
Any device can be used as long as it can change the inclination angle of the box body. Further, although the solar light guide device of the present invention is configured by the two linear Fresnel plates in the above-described first embodiment, the present invention is not limited to this and may be a multilayer having more layers.
【0029】また、本発明の太陽光導光装置は、上記実
施例2では4組のリニアフレネル板で構成したが、これ
に限らず、それ以上またはそれ以下であってもよい。ま
た、フレネルレンズは上記実施例2では連続的に円弧を
なすよう構成したが、これに限らず、不連続に円弧をな
すものであってもよい。Further, although the solar light guiding device of the present invention is composed of four sets of linear Fresnel plates in the second embodiment, it is not limited to this and may be more or less. Further, although the Fresnel lens is configured to have a continuous circular arc in the second embodiment, the present invention is not limited to this, and may have a discontinuous circular arc.
【0030】[0030]
【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明によれば、太陽光が複数のリニアフレネル板を通る
ごとにその入射角に対応する透過角が集束されていき、
フレネルレンズを介して受光素子に受光されるため、少
ない受光素子で効率の良い採光が可能となる。したがっ
て、これらの組合せリニアフレネル板を用いることによ
り、入射光を透過後、より小さい移動角に限定すること
ができ、寸法が限られ設置位置が固定された受光素子面
に対しても、導光時間を拡大させることが可能となる。As is apparent from the above description, according to the present invention, the transmission angle corresponding to the incident angle is converged every time the sunlight passes through the plurality of linear Fresnel plates.
Since light is received by the light receiving element via the Fresnel lens, efficient light collection can be performed with a small number of light receiving elements. Therefore, by using these combined linear Fresnel plates, it is possible to limit incident light to a smaller movement angle after passing through it, and to guide light even to the light receiving element surface where the size is limited and the installation position is fixed. It is possible to extend the time.
【図1】本発明の一実施例に係るリニアフレネル板の構
成を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a linear Fresnel plate according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1のリニアフレネル板における入射角と透過
角の関係を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a relationship between an incident angle and a transmission angle in the linear Fresnel plate shown in FIG.
【図3】実施例におけるフレネル傾斜角と入射角の関係
を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a relationship between a Fresnel inclination angle and an incident angle in an example.
【図4】同実施例に係るリニアフレネル板の組み合わせ
配置を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a combined arrangement of linear Fresnel plates according to the embodiment.
【図5】実施例1の太陽光導光装置の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of the solar light guiding device of the first embodiment.
【図6】同実施例に係る調整機構付き太陽光導光装置の
構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a sunlight guiding device with an adjusting mechanism according to the embodiment.
【図7】同実施例に係る発光器の構成を示す斜視図であ
る。FIG. 7 is a perspective view showing a configuration of a light emitting device according to the embodiment.
【図8】実施例2の太陽光導光装置の構成を示す断面図
である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing the configuration of the solar light guiding device of the second embodiment.
1 リニアフレネル板 2 フレネルレンズ 3 受光素子 4 ライトガイド 5 箱体 6 フレーム 7 第1の駆動装置 8 ケーブル 9 第2の駆動装置 10 ケーブル 13 発光器 1 linear Fresnel plate 2 Fresnel lens 3 light receiving element 4 light guide 5 box 6 frame 7 first drive device 8 cable 9 second drive device 10 cable 13 light emitter
Claims (1)
アフレネル板の透過側に配置されたフレネルレンズと、
前記フレネルレンズの焦点付近に配置された受光素子と
を有し、前記リニアフレネル板が、受光する時間帯また
は季節帯における太陽光入射角の時間または季節による
変化をより小さい変化角に変えるように、前記フレネル
レンズに対して傾斜配置されていることを特徴とする太
陽光導光装置。1. A plurality of linear Fresnel plates and a Fresnel lens arranged on the transmission side of the linear Fresnel plates,
A linear light Fresnel plate having a light-receiving element arranged near the focal point of the Fresnel lens, so that the linear Fresnel plate changes a change in the incident angle of sunlight in a time zone or a seasonal zone in which light is received to a smaller change angle. The solar light guide device is arranged so as to be inclined with respect to the Fresnel lens.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8093593A JPH06294941A (en) | 1993-04-07 | 1993-04-07 | Sunshine guiding device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8093593A JPH06294941A (en) | 1993-04-07 | 1993-04-07 | Sunshine guiding device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06294941A true JPH06294941A (en) | 1994-10-21 |
Family
ID=13732322
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8093593A Withdrawn JPH06294941A (en) | 1993-04-07 | 1993-04-07 | Sunshine guiding device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06294941A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011014374A (en) * | 2009-07-02 | 2011-01-20 | Mitsubishi Plastics Inc | Light guide plate |
WO2012066954A1 (en) * | 2010-11-16 | 2012-05-24 | シャープ株式会社 | Solar cell module and solar power generation device |
-
1993
- 1993-04-07 JP JP8093593A patent/JPH06294941A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011014374A (en) * | 2009-07-02 | 2011-01-20 | Mitsubishi Plastics Inc | Light guide plate |
WO2012066954A1 (en) * | 2010-11-16 | 2012-05-24 | シャープ株式会社 | Solar cell module and solar power generation device |
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